农田与自然泥炭地海花草生态特征及生长环境对比研究

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海花草(Sphagnum)是贵州山区农户对泥炭藓一类植物的俗称,在贵州黔南一带有广泛的自然分布和人工农田种植历史。本研究以龙里县水苔村为研究地点,通过实地考察、数据收集和统计分析等手段,分析农田与自然泥炭地海花草的物种组成、伴生植物群落多样性和影响海花草生长的主要因素,探索海花草从自然泥炭地转移到农田种植后,伴生植物多样性和土壤因子对海花草的影响,研究影响海花草生物量的环境因素,为提高农田海花草产量与推广种植海花草提供科学依据和技术支持。于2020年7月到2021年10月期间,对水苔村农田和自然泥炭地海花草群落特征进行野外实地调查并采样,共计收集510份植物和土壤样品,其中,海花草标本150份,海花草种植层土壤150份,海花草伴生植物210份。计算了农田和自然泥炭地海花草伴生植物的α多样性;使用Pearson相关性分析探究了农田和自然泥炭地中海花草的生长特征与其伴生物种群落多样性和土壤因子之间的关系;利用典范对应分析(CCA)探究海花草伴生植物多样性与土壤因子之间的关系。结果显示:(1)自然泥炭地和农田共记录55科101属126种植物,包括海花草植物4种,伴生植物54科100属122种。伴生植物包括单子叶植物10科25属35种,双子叶植物29科55属62种,蕨类植物8科8属9种,苔藓植物7科12属16种,自然泥炭地YS1中分布一种苔类(圆叶裸蒴苔Haplomitrium mnioides)。各样地海花草伴生植物物种数量为:自然泥炭地YS2>自然泥炭地YS1>自然泥炭地YS3>农田NT3>农田NT2>农田NT1。(2)在农田和自然泥炭地中,海花草伴生植物的Shannon-Wiener多样性为:自然泥炭地YS1>自然泥炭地YS3>自然泥炭地YS2>农田NT3>农田NT1>农田NT2;Simpson优势度指数:自然泥炭地YS1>自然泥炭地YS3>农田NT3>农田NT1>农田NT2>自然泥炭地YS2。(3)海花草伴生植物生活型:自然泥炭地大于农田。其中,自然泥炭地海花草伴生植物被划分为13种生活型,多年生草本是自然泥炭地中伴生植优势类群,其物种数占总伴生植物种数的33.33%,一年生草本是亚优势类群,占29.76%。农田海花草伴生植物被划分为9种生活型。多年生草本为优势类型,其物种数占总农田海花草伴生植物种数的50.77%;一年生草本为亚优势类型,占总农田海花草伴生植物种数的26.15%。(4)海花草生长特征(主茎粗、鲜重、干重)与其伴生植物的物种多样性密切相关。其中,主茎粗与其伴生植物Shannon-Wiener指数呈显著负相关(P<0.05),鲜重与其伴生植物Shannon-Wiener指数和Richness指数呈极显著负相关(P<0.01),而干重与其伴生植物Shannon-Wiener指数和Richness指数呈显著负相关(P<0.05)。(5)钾、磷、钠是影响海花草植物生长的主要因素,海花草植物的分枝数与体内的钠元素呈显著正相关(P<0.05),与叶绿素含量呈显著负相关(P<0.05)。此外,对于海花草植物特征而言,其主茎粗和磷含量呈显著正相关(P<0.05),株高和钾呈显著负相关(P<0.05),鲜重和钾呈极显正相关(P<0.01),干重和钾呈显著正相关(P<0.05),鲜重和干重还与磷呈显著负相关(P<0.05)。(6)总磷(TP)、总氮(TN)是影响海花草生物量的重要因子,土壤中TP含量与海花草鲜重和干重显著负相关(P<0.05),TN与鲜重呈极显著正相关(P<0.01),与干重显著正相关(P<0.05)。海花草株高与土壤中过氧化氢酶(CAT)、TP、总钾(TK)显著正相关(P<0.05)。此外,土壤因子不仅影响海花草的生长,也和其他土壤因子互相影响,如速效钾(AK)和速效磷(AP)、脲酶(URE)呈显著正相关(P<0.05),与TP、有机质(SOM)、水解酶(FDA)呈极显著负相关(P<0.01)。(7)典范对应分析(CCA)显示,样地NT2、NT3伴生植物分布主要受土壤蛋白酶(PRO)、过氧化氢酶(CAT)和孔隙度(STP)的影响,三种土壤因子对伴生植物分布的影响力大小为PRO>STP>CAT。农田样地NT1伴生植物的分布主要受土壤容重的影响;自然泥炭地YS2伴生植物物种的分布受土壤孔隙度的影响。结论:龙里县水苔村植物资源丰富,农田种植海花草是泥炭藓原亚种(Sphagnum palustre L.ssp.Palustre),少量混生有卵叶泥炭藓(Sphagnum ovatum Hamp.)。海花草伴生植物中,多年生草本植物是优势生活型,一年生草本是亚优势生活型。农田中海花草株高、鲜重和干重远高于自然泥炭地。土壤中TP、TN是影响植物生物量的主要因素,可以通过向土壤中施加含有氮、磷的肥料,从而提高海花草产量。伴生植物物种多样性与海花草生物量呈负相关,可通过人为清除杂草等方式降低伴生植物多样性,提高海花草产量。
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